棉花-棉铃虫-侧沟茧蜂三级营养间的化学通讯机制初步研究

【作者】 郭予元； 张永军； 王桂荣； 苏宏华； 于惠林；

【机构】 中国农业科学院植物保护研究所、植物病虫害生物学国家重点实验室；

【摘要】 利用Tenax TA柱、“Y”型嗅觉仪、GC—MS分析测定了中红侧沟茧蜂对不同处理棉花的气味化合物的趋性差异。结果表明,棉铃虫为害后棉花发生的3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯和水杨酸诱导后棉花增强的蒎烯、月桂烯和柠烯等气味化合物使侧沟茧蜂产生明显趋性,证实侧沟茧蜂是循着棉铃虫为害的棉花气味找到它的寄主——棉铃虫的。在分子机制研究方面:(1)通过简并引物PCR结合 RACE技术克隆了棉铃虫触角中的性外激素结合蛋白(PBP)基因和2个普通气味结合蛋白(GOBP1和 GOBP2)基因,并在大肠杆菌中成功表达。这类蛋白的氨基酸序列中都有6半胱氨酸。免疫组织定位证明前者存在于专一性外激素的感受器淋巴液中,后者存在于对普通气味分子发生反应的感受器淋巴液中。(2)用差异显示PCR和RACE技术克隆了一个棉铃虫的气味降解酶基因,Northern杂交表明它在棉铃虫触角中专一性表达,基因序列分析表明它与昆虫谷胱苷肽硫转移酶基因家族具有很高同源性,在雄蛾触角中表达量明显高于雌虫。推测该基因与性外激素分解失活有关。(3)用差异显示策略克隆了一个气味受体基因,其序列中有7个跨膜区,是典型的G蛋白偶联体。半定量RT-PCR测定证明其主要在成虫触角中表达,喙中也有,但量较低。(4)从棉铃虫触角中克隆了一条G蛋白q类群α亚基cDNA序列,序列中不合内含子,该基因表达的蛋白是一种遍在蛋白,其在触角中存在表明q类群G蛋白参与了棉铃虫气味分子的信号传导。(5)从触角中还克隆了一条感觉神经原膜蛋白的cDNA序列,序列中有2 个跨膜区,是典型的SNMP特征,其在触角中量最高,其他部位也有表达。(6)用克隆的Gq蛋白α亚基做诱饵进行酵母双杂交筛选,共鉴定出43个与其有相互作用的阳性克隆,测序后通过GenBank查询分析,确定其中包括性外激素结合蛋白、与分解气味分子有关的细胞色素氧化酶COI、COII,以及与分泌性外激素有关的促咽侧体素神经肽前体等,为Gq蛋白α亚基参与气味信号传导与降解提供了证据。本研究中没有筛选到与Gq蛋白有相互作用的SNMP阳性克隆。(7)从拂铃虫触角中克隆了一条化学感受蛋白(CSP)基因的cDNA序列,序列中有4个保守的半胱氨酸,是化学感受蛋白的典型特征。半定量RT-PCR分析显示其在棉铃虫体内是一种遍在蛋白。更多还原